臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在設計製造機器人博物館之第二代教具，並以教具所需技術之難易程度規劃成三大類，包含機器人入門教具、機器人基礎教具及工業機器人教具等，以利教師教學及學生學習。
機器人入門教具包含Micro:bit AI智慧小車、Boe-Bot循跡自走車、手機遙控澎湖車等三項教材。機器人基礎教具包含電腦輔助設計製造(CAD/CAM)、時間從屬計數迴路、形狀判別與傳送機台、直流馬達控制系統、顏色識別與天車堆疊機台、類產線等六項教材。工業機器人教具包含HIWIN機械手臂、STÄUBLI機械手臂、FANUC機械手臂、ABB機械手臂、YASKAWA機械手臂、3D視覺系統Pickit、3D模擬系統Visual Components等七項教具。
本論文以機器人技術為核心，並整合眾多相關技術，包含Python、Basic、Arduino C、PLC等程式設計，HRSS、ROBOGUIDE、SRS、Visual Components等動畫模擬，及各廠牌機械手臂之程式設計。藉由機器人博物館所開發之第二代教具，可用以實施機器人科普教學及工業機器人技術之人才培育，達到機器人科技推廣教育之目的。

This thesis aims to design and manufacture the second generation teaching aids for the Robot Museum. These aids that are categorized into three levels based on the difficulty of the technology: introductory, foundational, and industrial robotics, facilitate teaching for teachers and learning for students.
The introductory level of robotics includes three teaching aids: Micro:bit AI intelligent car, Boe-Bot line-following car and remote control Penghu car by cell phone. Foundational level of robotics includes six teaching aid: computer-aided design and manufacturing (CAD/CAM), one of the subject in pneumatics level 1, one of the subject in mechatronics level 1, DC motor control system, one of the subject in mechatronics level 2 and mock production line. The industrial robotics level includes seven teaching aid: HIWIN robotic arm, STÄUBLI robotic arm, FANUC robotic arm, ABB robotic arm, YASKAWA robotic arm, 3D vision system Pick-it, and 3D simulation system Visual Components.
This thesis focuses on robotics technology and integrates various related technologies, including programming languages such as Python, Basic, Arduino C and PLC, animation simulations such as HRSS, ROBOGUIDE, SRS and Visual Components, and programming for various branded robotic arms. With the second-generation teaching aids developed by the Robot Museum, they can be used to implement popular science education and cultivate talents in industrial robotics technology, achieving the goal of promoting robotics technology education.

摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 XIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 機器人入門教具之設計製造 4
2.1 MICRO:BIT AI智慧小車 4
2.1.1 超音波避障 8
2.1.2 紅外線循跡 9
2.1.3 手機遙控 10
2.1.4 Python程式控制 11
2.2 BOE-BOT循跡自走車 13
2.2.1 光遮斷啟動 15
2.2.2 紅外線感測 16
2.2.3 馬達控制 17
2.3 手機遙控澎湖車 18
第三章 機器人基礎教具之設計製造 26
3.1 電腦輔助設計製造(CAD/CAM) 26
3.2 時間從屬計數迴路 36
3.3 形狀判別與傳送機台 38
3.4 直流馬達控制系統 42
3.4.1 控制系統之電路實作 43
3.4.2 PID控制器 44
3.4.3 狀態回授控制器 46
3.5 顏色識別與天車堆疊機台 48
3.6 類產線 52
3.6.1 訊號交握(GET) 54
3.6.2 訊號交握(PUT) 59
第四章 工業機器人教具之設計製造 62
4.1 HIWIN機械手臂 62
4.1.1 上銀手臂的基本操作 63
4.1.2 機器人工程師LEVEL 1 66
4.2 STÄUBLI機械手臂 71
4.2.1 KEYENCE視覺系統 72
4.2.2 STÄUBLI機械手臂 82
4.2.3 SOLIDWORKS立體製圖 88
4.3 FANUC機械手臂 96
4.3.1 ROBOGUIDE佈局規劃 96
4.3.2 FANUC機械手臂程式 107
4.3.3 iRVision視覺設計 111
4.4 ABB及YASKAWA機械手臂 117
4.4.1 ABB機械手臂的操作與程式測試 118
4.4.2 ABB工具座標及工件座標設定 122
4.4.3 YASKAWA機械手臂的操作與程式測試 128
4.4.4 YASKAWA工具座標及使用者座標設定 131
4.5 3D視覺系統PICKIT 136
4.6 3D模擬系統VISUAL COMPONENTS 142
第五章 結論 150
參考文獻 153
附錄A 155
附錄B 160
附錄C 162

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